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10 milliards de mesure par bolomètre

Vignette : 10 milliards de mesure par bolomètre

Alors que le quatrième relevé du ciel vient de commencer, nous venons de franchir le cap des 10 milliards de mesure par détecteur de l'instrument HFI.

D'où viennent ces mesures ?

Pour chacun des détecteurs, un peu plus de 180 mesures par seconde sont stockées à bord du satellite puis envoyées quotidiennement au centre de traitement des données sur Terre. En environ 21 mois, nous atteignons donc les 10 milliards de mesure par détecteur.

En tout ce sont 72 détecteurs qui sont ainsi échantillonnés (54 bolomètres dont 2 aveugles, 16 thermomètres répartis sur les étages à 0.1, 1.6 et 4 kelvin, 1 résistance et 1 capacité servant à caractériser le bruit d'origine électronique). Si la mission se poursuit effectivement encore une année, ce seront plus de 1000 milliards de mesures qui seront stockées, transférées puis analysées ...

À quoi correspond une mesure ?

Les détecteurs sont en permanence en train d'explorer de grands cercles sur le ciel, le satellite tournant sur lui-même à la vitesse d'un tour par minute. On mesure en fait une tension électrique (des Volt) qui suit précisément la température de chaque bolomètre. La température de ces détecteurs de quelques microgrammes suit elle-même fidèlement les infimes variations du rayonnement observé. Chaque mesure représente la valeur moyenne de la tension prise pendant 1/180ème de seconde. Ce signal est ensuite numérisé puis transmis au sol quotidiennement grâce à des antennes radio.

Pourquoi autant de mesures ?

Entre deux mesures, deux minutes d'arc ont défilé devant le détecteur. C'est l'équivalent de 1/15ème du diamètre angulaire apparent de la pleine Lune. Afin de ne pas rater d'information, il faut prendre suffisamment d'échantillons. Les 180 mesures par seconde sont à peine suffisantes pour les bolomètres de Planck ayant la meilleure résolution angulaire. Mais le même cercle sur le ciel est observé au moins quarante fois consécutives. Et comme presque tout le ciel (95% précisément) est observé en six mois, nous en sommes maintenant à la troisième carte complète. La répétition de ces observations nous donne un outil extrêmement puissant pour vérifier la qualité de nos mesures : deux cartes du ciel prises à six mois d'intervalle doivent être absolument identiques, sauf pour les objets du système solaire dont la position sur le ciel a changé. Toute autre différence sera un signal d'alerte indiquant que notre processus de mesure ou que le traitement que nous en faisons présente un défaut. La quantité et la répétition des mesures sont donc pour nous une assurance vitale qui nous permettra d'interpréter en toute confiance les résultats de Planck.

On enregistre en fait le minimum de mesures nécessaires car la quantité d'information que l'on peut envoyer sur Terre chaque jour est limitée. Ainsi les radiomètres de LFI qui ont un lobe 3 fois plus gros sont mesurés « seulement » 77 fois par seconde pour les détecteurs à 70 GHz (lobe de 14 minutes d'arc) et 32 fois par seconde pour les radiomètres à 30 GHz (lobe de 33 minutes d'arc). Au total le nombre de mesures pour LFI est à peu près 1/10 du nombre de mesures pour l'instrument HFI – ce qui est suffisant pour exploiter pleinement l'instrument LFI.

 

Schema mesures Univers
Echantillonage du ciel par un bolomètre de l'instrument HFI au cours d'un grand cercle

 
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